Klimatgreppet Idé- och inspirationsmaterial för lärare
övning www.teknikenshus.se Vem ger - vem tar? Syftet är att eleverna ska få en ökad förståelse för begreppet energi och för energiprincipen. Dessutom ska eleverna förstå hur vi kan utnyttja energiflöden och omvandla dem till elektricitet. Tidsåtgång: Omkring en timme Gruppstorlek: max 16 elever Inledning: Brainstorm kring frågan Vad är energi? Skriv upp elevernas svar så att alla kan se dem Änglaspel Dela ut änglaspel med tillhörande stearinljus och fråga eleverna om de kan hitta någon slags energi i dessa. Konstatera att det behöver tillföras energi för att änglaspelen ska börja snurra. Den energin kan exempelvis tillföras genom att man blåser på änglaspelen, snurrar på dem med handen eller tänder stearinljusen Dela ut tändstickor och plån till eleverna (1 tändsticka + 1 plån/grupp). Prata om den kemiska energin som finns lagrad i stearinljusen, tändstickorna och plånen. Denna lagrade energi räcker dock inte för att sätta fart på änglaspelen. Det är bara eleverna själva som kan få eld på tändstickorna genom att använda lite av sin muskelkraft. På det viset tillför eleverna rörelseenergi. Den energi som eleverna använder sig av för att orka få eld på tändstickorna och tända stearinljusen har de fått från den mat de ätit. Mat innehåller massor av energi, både från växt- och djurriket. All den energi som finns i maten vi äter kommer ursprungligen från solen. När ljusen tänts frigörs den lagrade kemiska energin. Och av den värmeenergi som skapas av eldslågan bildas en uppåtström av varm luft som sätter änglaspelen i rörelse. - kemisk energi - strålningsenergi Så länge ljusen brinner och energi tillförs har vi rörelseenergi. När så ljusen slocknar slutar änglaspelen att snurra. Men inte direkt. Värmen från ljusen finns kvar ett kort tag och får änglaspelen att snurra ytterligare några varv. Släck lampan Hur kan någon annan veta att vi har haft änglaspel igång här inne? Finns det någon energi kvar i rummet? Värmeenergin stannar i rummet ett tag innan den försvinner vidare ut i rymden. 24 Från solen kommer all den energi vi människor behöver för att kunna leva och verka på jorden. Solen är även en viktig drivkraft i fotosyntesen, utan vilken det inte skulle finnas några gröna växter som vi människor kan njuta och äta av. Solenergin som finns lagrad i den mat vi äter ger bland annat kraft till våra muskler, så att vi till exempel orkar tillföra den rörelseenergi som krävs för att få eld på en tändsticka (fylld av kemisk energi). När så stearinljuset tänts skapas det en luftrörelse uppåt av värmen från eldslågan. Det är denna luftrörelse som sätter snurr på änglaspelet. Illustration: Britta Olofsson
Samla in änglaspelen och dela ut mekaniska leksaker (typ hoppande grodan, rullande bilen o.dyl.) Låt eleverna vrida upp fjädern som får leksaken att röra på sig. Efter att eleverna lekt med de mekaniska leksakerna ett tag inleds ett samtal om vilka energiformer de lyckats definiera hos de hoppande och rullande leksakerna. Gör kopplingar till Änglaspelen. Har det tillkommit någon ny energiform? Ta gärna bort locket på en av de mekaniska leksakerna så att eleverna tydligt kan se den fjäder som spänns när man vrider på vredet. - elastisk energi (i fjädern som spänns) (så fort vi har friktion) - strålningsenergi (finns det värme så finns det även strålning) I de mekaniska leksakerna kan man spara energi och transportera den till en annan plats. Det gäller bara att låsa den spända fjädern på något vis, t.ex. genom att tejpa fast vredet. Sedan kan man skicka sin egen energi till någon annan, som bara behöver lossa på tejpen för att frigöra den lagrade energin. En annan energi som kan lagras är kemisk energi. Mekaniska leksaker Rädda människor utan hopp kan vara farliga människor. Både för sig själva och för omgivningen. Rädda människor ser ofta krig och andra aggressiva handlingar som lösningar på deras problem. Samma sak kan ibland även sägas om människor som lever under hög stress. Då aktiveras reptilhjärnan och empatin går förlorad. 25
övning www.teknikenshus.se Dynamolampor Släck ner i klassrummet och låt eleverna leka med dynamolamporna ett tag. - elektrisk energi (med hjälp av en generator) - strålningsenergi Återkoppla till tidigare försök. Jämför energiformer. Dynamolampan kan inte lagra energi. Ju mer rörelseenergi som tillförs desto mer elenergi produceras. På det viset kan ljusstyrkan regleras. Exemplet vattenkraft I Sverige står vattenkraften för nära häften av landets elförsörjning. Vattenkraft ger inte upphov till några utsläpp av klimatpåverkande gaser, som till exempel koldioxid. Om vi som bor i Sverige slösar med elenergi måste vi importera så kallad smutsig el från länder där det produceras stora mängder elenergi i fossilbaserade kraftverk (som exempelvis kolkraftverk). Dessa släpper ut stora mängder koldioxid. Dessutom kommer de fossila energikällorna i form av kol, olja och fossilgas (naturgas) att ta slut en dag. Visa hur vattenkraft fungerar. Förklara att vattnets rörelse får en turbin att snurra. Nu har eleverna provat dynamolamporna och förstår att om man tillför mycket rörelseenergi kan man få mycket elektrisk energi. Vattnets läge har betydelse för hur mycket elenergi vi kan få ut. Rita ett vattenfall och beskriv hur vattnet kan falla från olika lägen. Ett lågt läge ger mindre rörelse som i sin tur bara ger lite snurr på turbinen. Men om vattnet faller från en högre höjd får turbinen mer snurr, mer rörelse. Rita ett vattenfall med turbin och håll dynamolampan framför för att illustrera generatorn och den elektrisk energi som den genererar. Rörelsen i dynamolampan jämförs med rörelsen hos det vatten som strömmar genom turbinen. Newtons vagga Låt eleverna pröva att släppa en kula och se vad som händer. Låt dem även experimentera genom att släppa två, eller tre kulor på samma gång eller genom att släppa kulor från båda hållen samtidigt. Diskutera kring vad som händer. - lägesenergi Med hjälp av vår rörelse (när vi drar tillbaka kulan) ändras kulans läge. Ju högre läge kulan har när den släpps desto mer rörelseenergi kan utvinnas. Till slut stannar kulorna och energin har omvandlats till vad? Här kan man komma in på energiprincipen. Ingenting försvinner, förstörs eller nybildas. Energi kan bara omvandlas. Vi kan inte se energin men vi kan ibland se när den omvandlas. 26 Newtons vagga kan ersättas med en studsboll. Samma energiformer exemplifieras. Låg ansats ger liten studs. Hög ansats ger stor studs. Lägesenergin ökar med bollens höjd över golvet.
Dela upp eleverna i grupper om två. Dela ut två elmotorer, två batterier (4,5 volt) och två ledningstrådar per grupp. Låt varje elev testa sin motor genom att koppla ihop elmotorns och batteriets kontakter med varandra. Varje motor drivs med elström. Men frågan är om det går att få ut el ur en elmotor genom att snurra motorns axel tillräckligt snabbt med handkraft? Låt eleverna testa själva. Låt sedan eleverna arbeta två och två med att koppla ihop två motorer med varandra via ledningstrådarna. Låt sedan den ena eleven sätta snurr på sin motors axel medan den andra eleven noggrant kontrollerar om axeln på den andra motorn rör sig (Ifall det syns dåligt kan man rita ett tuschstreck på axeln så att det tydligt syns om den rör på sig.) Byt sedan om så att alla får testa. Varje par har nu skapat en egen generator (omvandlare av rörelseenergi till elektrisk energi). Elmotorer Här kan läraren även gå igenom hur en elmotor fungerar (t ex genom att visa upp trasiga elmotorer utan omgivande kapslar). Inuti varje motor sitter två permanenta magneter (magneter vars effekt är konstant). Dela ut permanent magneter (röd/ vita) till eleverna. Låt eleverna testa hur man kan få en permanent magnet att rotera genom att göra en cirkelrörelse ovanför magneten med en annan permanent magnet. I en motor finns också en elektromagnet. Den ser ut som en spole. Den blir bara magnetisk när ström leds igenom den. När så sker börjar motorn rotera. Men när hotet sakta kommer krypande mot oss - och de första tydliga signalerna om att något är fel kanske inträffar i en helt annan del av världen - verkar inte våra naturliga försvarsbeteenden vara till så stor hjälp längre. Visst förfäras vi över aids-epidemins offer, den växande bristen på rent vatten i stora delar av världen, barn som tvingas till barnprostitution och barnarbete, olika former av kvinnoförtryck, förföljelsen av människor som stämplats som oliktänkande, den pågående kärnvapenupprustningen, de växande flyktingströmmarna från områden som drabbats av miljöoch naturkatastrofer, krig och liknande. Och visst vill vi göra något åt situationen. Så vi kanske sätter in pengar på ett hjälpkonto. Men sen då? 27
övning www.teknikenshus.se Tomtebloss Dela ut tomtebloss till eleverna. Hjälp dem att tände tomteblossen, till exempel med hjälp av ett brinnande stearinljus. Prata om det som händer. - ljusenergi - strålningsenergi - kemisk energi (såväl i tomteblosset som i det stearinljus och det plån, samt den tändsticka, som användes för att tända tomteblosset) Repetera några energiformer som eleverna nu själva bör kunna hitta och diskutera kring. Avslut Återkom till den inledande brainstormen kring Vad är energi?. Det är det ingen som egentligen vet. Vi ser bara energin när den omvandlas, för den kan ju inte förstöras eller nyskapas. Alla energiformer vi talat om kommer ursprungligen från solen. Undantaget är kärnenergi där man klyver uranatomer. Uranet har funnits i jordskorpan allt sedan jorden bildades och är därmed en ändlig och icke förnybar naturresurs. 28 Hotet om en förstärkt växthuseffekt som förändrar hela jordens klimat är ett av dessa hot som sakta kommit krypande mot oss. Först i form av små, spridda iakttagelser av märkliga händelser i andra delar av världen. Sedan som enstaka larmrapporter från forskare och miljöorganisationer. Så småningom vaknar en del av våra politiker. Det resulterar kanske i internationella överenskommelser om att bekämpa detta onda. Dock utan att det sätter några märkbara spår i vårt vardagliga liv. När larmrapporterna till slut kommer i så tät följd att de förenas i en aldrig tystnande klagosång är det stor risk att vi totalt sluter våra sinnen för att skydda oss mot denna kakofoni. I det läget krävs det tyvärr ofta att det händer något riktigt hemskt, nära oss, för att vi ska börja lyssna, se och känna igen.